Eine Solarzelle (auch photovoltaische Zelle genannt) ist ein elektronisches Bauelement, das Sonnenlicht (Photonen) direkt in elektrischen Strom (Elektronenfluss) umwandelt. Dieser Prozess wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet.
Funktionsweise:
- Lichtabsorption: Die Solarzelle besteht in der Regel aus zwei oder mehr Schichten von Halbleitermaterialien, meist Silizium. Wenn Sonnenlicht auf die Zelle trifft, werden Photonen (Lichtteilchen) absorbiert.
- Elektronenanregung: Die Energie der absorbierten Photonen wird auf Elektronen in den Halbleitermaterialien übertragen. Dadurch werden einige Elektronen aus ihren festen Bindungen gelöst und in einen energiereicheren Zustand versetzt.
- Ladungstrennung: Durch eine spezielle Dotierung der Halbleiterschichten entsteht ein elektrisches Feld innerhalb der Zelle. Dieses Feld bewirkt, dass die angeregten, negativ geladenen Elektronen in eine Richtung und die positiv geladenen "Löcher" (fehlende Elektronen) in die entgegengesetzte Richtung getrieben werden.
- Stromfluss: Werden die beiden Seiten der Solarzelle über einen externen Stromkreis (z.B. ein Kabel) verbunden, können die getrennten Ladungsträger fließen und somit einen elektrischen Gleichstrom (DC) erzeugen.